专利名称：带衬里的有害废物焚化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有害废物焚化炉，它包括一个内焚烧室和一个与该内焚烧室间隔开的外燃烧室，该内焚烧室带有一个用于支撑待焚化的有害废物的装置和一个焚烧产物的出口装置。
与本发明有关的现有技术中的有害废物焚化炉一般包括一个带有一个支撑待焚化的有害废物的装置和一个焚烧产物的出口装置的内焚烧室和一个与该内焚烧室间隔开并连在一起的外燃烧室。许多专利是介绍这种有害废物焚化炉的，它包括一个燃料室和一个燃烧室，现将有代表性的这样一些现有技术专利开列如下于1901年9月10日授于兹维林格(Zwillinger)的美国专利682，313号;
于1930年2月18日授于W.H.邮凯令顿(W.H.Carrington)的美国专利1，747，816号;
于1933年4月25日授于K.J.透宾(K.J.Tobin)的美国专利1，906，023号;
于1940年4月9日授于D.J.撒鲁兹曼(D.J.Saltsman)的美国专利2，196，343号;
于1957年11月5日授于C.H.休斯(C.H.Hughes)的美国专利2，812，291号;
于1960年11月8日授于H.弗瑞望伯利(H.Friadbery)的美国专利2，959，140号;
于1963年7月23日授于D.C.兰兹，Jr(D.C.Lantz，Jr)的美国专利3，098，458号;
于1971年11月23日授于F.彼得逊(F.Pedersen)的美国专利3，621，798号;
于1980年10月28日授于M.钱姆伯(M.Chambe)的美国专利4，230，415号;
于1981年9月15日授于G.K.瑞斯顿(G.K.Swistun)的美国专利4289，079号;
于1985年1月29日授于E.B.布兰肯西普(E.B.Blankeuship)的美国专利4，495，873号;
于1987年8月25日授于T.R.加劳魏(T.R.Galloway)的美国专利4，688，495号;
于1928年5月22日授于I.荷尔顿等人(I.Horten et al)的加拿大专利280，339号;
于1958年8月4日授于M.A.脑令(M.A.Naulin)的加拿大专利580，594号;
于1969年6月9日授于F.A.李等人(F.A.Leetal)的加拿大专利688，561号;
于1969年2月4日授于P.W.斯喷思尔(P.W.Spencer)的加拿大专利805，446号;
于1971年8月31日授于M.E.P.希尔(M.E.P.Hill)加拿大专利879，446号;
于1981年9月15日授于R.泰欠鲁(R.Tabel)的加拿大专利1，108，935号;
于1986年6月10日授于E.H.本尼迪克特(E.H.Benedick)的加拿大专利1，205，683号。
还出版了许多有关稳定化学物质热分解的方法和设备方面的专利这方面的专利开列清单如下于1979年2月20日授于H.瑞兹金等人(H.Rathjen et al)的美国专利4，140，066号;
于1984年10月30日授于I.肥鲁兹等人(I.Faldt et al)的美国专利4，479，443号;
于1984年4月3日授于O.D.乔丹(O.D.Jondan)加拿大专利1，164，631号;
于1984年5月1日授于G.伊万斯(G.Evans)的加拿大专利1，166，654号;
于1984年6月26日授于O.L.若曼(O.L.Norman)的加拿大专利1，169，883号;
于1987年8月18日授于W.C.米南(W.C.Meenan)的加拿大专利1，225，774号;
于1987年12月22日授于Y.歧拉米拉(Y.Kilamira)的加拿大专利1，230，616号;
虽然通过上述背景技术的教导，许多有关废物处理问题已获得解决，但仍然有许多希望改进的方面。在上述专利中所介绍的直接燃烧型式的燃烧室，会产生大量的污染性的烟道气体，这些气体必须在二次燃烧室内进行处理。
在现有技术的可能通到大气或通到二次处理室的废物燃烧室中，会产生高度浓缩不希望有毒性热解物，例如二喔星和呋喃，这些物质需作进一步处理。
在
背景技术：
的废物燃烧室中，焚烧室中温度不均匀的问题会造成焚化物的不均匀。
本发明试图提供一种解决上述问题的方法。本发明解决了在下述几个方面所存在的问题即(1)提供一种大大减少必须在二次燃烧室中进行处理的污染气体体积的改进的有害废物燃烧室;(2)要提供能够大大减少例如象二喔星(dioxins)和呋喃之类的讨厌的有毒高温分解产物浓度的改进的有害废物燃烧室;和(3)要提供能够对焚烧室内的温度进行均匀控制的改进的有害废物燃烧室。
本发明是利用一种由不带小孔的，非透气性的耐腐蚀材料制造或者是带有上述材料衬里的并配置有一个再循环鼓风机的内焚烧室;和利用一种与该内焚烧室相互间进行密封且不相互连通的外燃烧室解决上述问题的。
在一个实施例中，所提供的有害废物焚化炉包括(ⅰ)一个能够在输送小车上沿水平方向运动和通过一起重机构的作用沿垂直方向运动的基座，该基座带有一个由不带小孔，抗渗透的耐蚀材料制成或带有上述材料衬里的倒拱形绝热底面和一个工件支承垫板;(ⅱ)一个由不带小孔的抗渗透耐蚀材料制成或带有上述材料衬里的固定式高架内焚烧室，该内焚烧室包括一个拱形顶，一个助燃空气进口装置，一个焚烧产物的出口装置，和一个装在反革命菜顶内的再循环鼓风机，内焚烧室是围绕着工件支承垫板和再循环鼓风机设置的，内焚烧室与该底室可以彼此进行密封;和(ⅲ)一个与内焚烧室隔离开并围绕着内焚烧室设置的绝热外燃烧室，该内，外燃烧室相互间是永久性密封的，以便在它们之间提供一个燃烧区，该外燃烧室配置有燃料进口装置，燃烧空气进口装置和燃烧产物出口装置;外燃烧室与内焚烧室是相互密封的并且相互不连通。
在此实施例中，在基座处的密封装置最好是包括配置有再循环冷却剂装置的“0”型密封圈。助燃空气最好是经过在内燃烧室和基座之间形成的空隙流过，并由该“0”型密封圈约束在其外圆周表面处。焚烧产物出口装置通过焚烧室的壁和外燃烧室的壁并与燃烧产物出口装置同心设置。燃烧产物出口装置通过外燃烧室的壁。该基座最好是能从内焚烧室处沿垂直方向移动以便显露出工件支承垫板。该基座最好是能从内焚烧室下面进行水平方向移动以便容易接近工件支承垫板。
由本发明的另一实施例示出，该有害废物焚化炉包括(ⅰ)一个支撑在一底架上的基座;(ⅱ)一个支承垫板，一个助燃空气进口装置，和一个焚烧产物出口装置，和一个安装在该基座上的再循环鼓风机;(ⅲ)一个由不带小孔的抗渗透的耐蚀材料制成或带上述材料衬层的内焚烧室，该内焚烧室包封着并围绕着支承垫板，助燃空气进口装置，焚烧产物出口装置，和再循环鼓风机装置，该内焚烧室与基座是相互密封的;(ⅳ)一个设置在内焚烧室的周围并与基座相互进行密封的绝热外燃烧室，该外燃烧室配置有燃料进口装置;该外燃烧室与内焚烧室相互进行密封而且互不连通。
在基座处的密封装置最好是包括配置有再循环冷却剂装置的“0”型密封圈。该助燃空气进口装置最好是通过底架，而焚烧产物出口装置通过基座。每个内焚烧室和外燃烧室最好都是具有一个上拱形顶。外燃烧室最好在基座处是垂直方向可动的以便将内焚烧室暴露出来，内焚烧室最好是垂直方向可动的以便将支承垫板暴露出来。
根据本发明的另一个实施例中的有害废物焚化炉包括(ⅰ)一个以绝热外燃烧室形式开顶式壳体，该外燃烧室配置有燃料进口装置，燃烧空气进口装置，和燃烧产物出装置;(ⅱ)一个支承着外燃烧室的底架;(ⅲ)一个置于开顶式容器顶部的上支承器由此将开顶的壳体关闭起来，该上支承器支持着一个由一种不带小孔的，抗渗透的耐蚀材料制成或带有上述材料衬里的并带有一个底面的悬挂式内焚烧室，该底面配置有一个助燃空气进口装置，一个焚烧产物出口装置和一个再循环鼓风机;和(ⅳ)一个用于悬挂式内焚烧室的顶部，该顶部支持着一个悬挂的支承垫板，和一个搁在顶部并与该上支承器进行相互密封的上凸缘;该外燃烧室与内焚烧室是相互密封并且不相连通的。
在上支承器处的密封装置最好是包括配置有再循环冷剂装置的“0”型密封圈。该助燃空气进口装置最好是通过底架，而焚烧产物出口装置最好是通过基座。内焚烧室的顶部最好是拱形的并在抗渗透的耐蚀材料衬里的后面设置绝热层。内焚烧室的顶部最好是垂直方向可动的以使使将悬挂的垫板暴露出来。
根据本发明的另外一个实施例中，该有害废物焚化炉包括(ⅰ)一个带有一沿垂直方向可动的前门并设有一外燃烧室的绝热矩形平行六面体壳体，该外燃料室配置有燃料进口装置，燃烧空气进口装置和燃烧产物出口装置;(ⅱ)一个由不带小孔的、抗渗透的耐蚀材料制成或带有上述材料衬层的内焚烧室，该内焚烧室也配置有环境空气助燃空气进口装置，焚烧产物出口装置和一个再循环鼓风机;和(ⅲ)一个设置在内焚烧室内部装在一支承垫板上的辅助壁，该辅助壁上设有多个小孔;该外燃烧室与内焚烧室进行相互密封而且相互不连通。
最好是将该辅助壁放在多个“T”型支承垫板上和/或使电加热器被该辅助壁隐蔽。
由本发明的另一实施例中示出，为焚烧有害废物所提供的一种方法包括以下步骤提供一个外部热生成区和一个内焚烧区，其中有害废物的进料只能送入该内焚烧区，并利用来自外部热生成区的热来加热该内焚烧区，并包括以下基本步骤提供一个以一不带小孔的，抗渗透的耐蚀材料构成的内焚烧区的外露表面;使该内焚烧区与该外部热生成区进生相互密封，并间隔开而且相互进生导热;从外部热生成区中将燃烧产物排出;和从内焚烧区将焚烧产物排出;要将焚烧产物与从外部热生成区的燃烧产物分离开;区分开而且不能混合。
一般而论，有害废物焚化炉的一个特定的实施例包括作为第一基本部分是，一个能够水平方向可动的，例如在一带有轮子在轨道上滚动的输送小车上可动的基座。该基座也能够通过某种型式的起重机构在垂直方向运动。该基座配置有一个绝热的无小孔且抗渗透的耐蚀材料的倒拱形底面，或者是带有上述材料衬里的绝缘倒拱形底面。该基座还带有一个工件支承垫板。
这种有害废物焚化炉的第二基本部分包括一个无小孔且抗渗透的耐蚀材料制成的内焚烧室或者是一个带上述材料衬里的固定式高架焚烧室。该高架焚烧室配置有一个拱形顶。它还包括一个助燃空气进口和一个焚烧产物出口。一个装在拱形顶内的再循环鼓风机能够在内焚烧室内使各种气体产生高的扰流流动，一个可控制的进入孔口以便使助燃空气以一定速率流入内焚烧室，该宽气流将在废气中保持所要求的氧气浓度，一个焚烧气体产物排出孔口和密封地通向焚烧的二次阶段的导管，一个围绕着内焚烧室的圆周表面的冷却密封装置，和一个用于变压器铁芯片的支撑垫板。
这种焚化炉的第三基本部分包括一个包封着内焚烧室的固定式高架绝热外燃烧室。燃烧器或电加热元件与该外燃烧室联结在一起，这种设计是为了在焚烧室和燃烧室之间形成的环形空间中快速放出热量。然后借助辐射和对流将此热传导焚烧室内的循环气体中，而最终传递到变压器铁芯片上。所有在环状空间内排出的燃料，空气和燃烧气体都分别地从该装置中流走，并避免与内焚烧室内的气体相混合。在内焚烧室中产生出一种抽吸力以保证工作过程是在受控制的负压条件下进行，由此基本上避免了有害气体或者有毒的气体化学物质逃逸出去。另外还提供必需的机构，如钢索，轨道，皮带轮，齿轮和电动机以保证接近该系统的各种元件及系统的各元件的导引运动。
在协同工作过程中，将内焚烧室环绕着工件支承垫板和再循环鼓风机设置，将该内焚烧室与基座进行相互密封。
将一绝热的外燃烧室环绕着内焚烧室设置并相互间隔开以便在它们之间提供一个燃烧区。该绝热外燃烧室与内焚烧室之间是永久性密封的。外燃烧室配置有一个燃料进口，一个燃烧空气进口和一个燃烧产物排出口。
基座和内焚烧室的每一个都要由不渗入在焚烧过程中所形成的气体的材料制成或者带有这种材料的衬里，这种材料能够经受至少为1100℃的温度，而且能够抵抗由酸性气体，尤其是盐酸的高温腐蚀性侵袭。其结构材料包括，但不是局限于，哈伊乃斯合金(HAYNESALLOY)HR160(注册商标)，或者整体陶瓷，例如碳化硅或者带陶瓷涂层的高温合金钢。
有害废物焚化炉的第二实施例包括一个内部绝热的，其底部敞口而无阻塞物的外钟形室。一个内钟形焚烧室，其底部也是敞口的，而且围绕着其敞口的圆周边能够形成一密封装置。该内焚烧室是由不渗入在焚烧过程中所形成气体的材料制成，该材料要能经受至少1100℃的温度，而且至少在其内表面上要能抵抗由酸性气体，尤其盐酸的高温腐蚀性侵袭。其结构材料可以包括，但不是局限于，哈伊乃斯合金(HAYNESALLOY)HR160(注册商标)，或者整体陶瓷，例如碳化硅，或者带陶瓷涂层的高温合金钢。内钟形室可以是一分离的元件或者可以是以整体地组装在外加热室上。还设有一个底架型式的台面，该台面上配置有一个能够使内焚烧室内的气体产生高度扰动流动的再循环鼓风机，一个可控制的进入口以便使助燃空气流以一定速率流入焚烧室内，从而在废气体中保持要求的氧气浓度，一个焚烧气体产物排出孔口和通向二次焚烧阶段的密封导管，一个环绕着内焚烧室周边的水冷密装置，加一个用于变压器铁芯片的支承垫板。将若干加热器或电加热元件与外室联结在一起，这种设计是为了在焚烧室和燃烧室之间所形成的环形空间内快速释放热量。然后通过辐射和对流将此热量传递到焚烧室内的循环气体中并最终传递到变压器铁芯片上。所有从环形空间内排出来的燃料，空气和燃烧气体都分别地从该装置中导出并且避免与内焚烧室内的气体相混合。在内焚烧室内产生出一个感生的抽吸力以保证在受控制的负压条件下进行工作，由此基本上防止了有害的或者有毒的气体化学物质的逃逸。还设有必需的各种机构，如钢索，轨道，皮带轮，齿轮和电动机以便与该系统的各种元件接近并对其运动进行导向。
该有害废物焚化炉的第三实施例，除了其钟形室是倒置的而且是整体组装以形成一个包括一中央焚烧室腔和一环形加热室的单一装置外，与上述第二实施例是相似的。该双钟结构是保持固定的，而变压器铁芯片支承垫板是悬挂在可动凸缘的下面，当将该可动凸缘降低到与双钟结构相接合时，形成一个用于焚烧室的密封装置。所有导管，加热元件和空气进口装置都联结在固定结构上。
有害废物焚化炉的第四实施例是由一个除了其一个端壁完全敞口并不受阻塞外，将其余部分整个包封着的绝热室构成。一个内部不渗入气体的衬里，该衬里可以由金属(例如HAYNES ALLOYHR160)或者带陶瓷涂层的合金钢或者陶瓷(例如碳化硅)制成，该衬里在其所有联结处是密封的以防止任何蒸气的逃逸，而且在高温下要对化学侵袭具有足够的抵抗力以保证它能在工作过程中暴露在内焚烧室环境中。设置一个绝热门作为其第三元件，在门的内表面上带有衬里，该衬里完全盖住端壁开口，并配置有必需的密封装置和加压机构以便在内焚烧室开口的周边处形成气密密封，还配置有钢素，轨道，齿轮，皮带轮和电动机，以便能导引离开开口的垂直的或水平方向运动。设有一个再循环鼓风机作为其第四个元件，以保证在焚烧室内的气体具有高度扰动的流动，由此保证在加热元件和正在进行处理的废料之间具有高的热传导率以及对助燃空气和由废料中产生的可燃烧组分的有效混合。设有许多电的或火管加热元件，这些元件伸入到外燃烧室中。在后一种情况下，所有的呈现在火管中的燃料，空气和燃烧气体都从该装置中分别导出，并要防止与内焚烧室的气体相混合，加热元件可以与燃烧室壁连成一体也可以自由悬挂着。此外，可以将它们水平方向或垂直方向设置。可以设置适当的屏蔽，挡板和辅助壁和顶板以控制焚烧室内循环气体的流路，由此保主焚烧室内温度均匀性和增强加热元件与待处理废料之间的热传导。挡板机构的下部部分也要对衬里提供保护以便在焚化炉的装料和卸料过程中免受机械损坏。设有用于在焚烧室中产生抽吸力的装置以便保证在受控制的负压条件下工作，由此防止有害的或者有毒的气体化学物质逃逸出去。设有可控制的通气口以便使进入焚烧室的配给空气流以一定速率流入，这样将保持在废气中具有要求的氧气浓度。最后，设有热检测的密封的导管以便将来自焚烧室的气体输送到一个高温的二次燃烧室中，这样将保证残余有害污染物得以完全的消灭。
本发明提供了许多优点。在其广义方面，本发明提供了一种带有抗渗透的高温耐蚀内表面的密封的焚烧室，这种内表面可以作为一个分立的结构件也可以作为置于内焚烧室内部的衬里。这是对现有技术的一个主要改进，因为它排除了一般存在高度沸腾的，有害的组分，例如多氯联苯的(PCB′S)，二喔星(dioxins)和呋喃的扩散进入并通过常规的陶瓷衬层问题。在一些情况下，这些材料的泄漏会导致周围环境的严重污染。
本发明提供了分立的非相互连接的内焚烧和外部非直接加热区。焚烧通常是指在污染性废料所在的同一燃烧室中对燃料的直接燃烧，非直接燃烧(称为烘烤)，只限于蒸发和热解中所采用的系统。但是，通过本发明，提供了几个具有重大意义的好处，它们包括当与直接燃烧的装置相比，大大减少了必须在二次燃烧室内进行处理的污染性气体的量;与一烘烤炉相比，减少了不希望有的有毒的热解产物，例如二喔星(dioxins)和呋喃的浓度;当与任何一种传统的方法相比，提高了焚烧室内的温度均匀性;由环形空间所排出来的燃料，空气和燃烧气体都分别地导离该装置而避免与焚烧室内的气体相混合;在焚烧室内产生的抽吸力以保证在受控制的负压条件下进行工作，由此基本上避免了有害的，或者有毒的气体化学物质的泄漏。
这样，本发明提供了一种用于封闭和焚烧有害的有机固体和液体的方法和设备。本发明的一个实施例被应用于阿斯卡列电解液体(ASKAREL-)和多氯联苯(PCB-)污染的电气变压器和电容器的排除污染。
附图简要说明
图1是通过本发明的有害废物焚化炉的一个实施例的中央纵向截面视图;
图2是通过本发明的有害废物焚化炉的第二实施例的一个中央纵向截面视图;
图3是通过本发明的有害废物焚化炉的第三实施例的一个中央纵向截面视图;
图4是本发明的设备方面的有害废物焚化炉的第四实施例的一个透视图;
图5是以温度℃为纵座标，以经过的时间为横座标(分钟为单位)的一个铁芯片热特性数据曲线;
图6是以温度℃为纵座标，以经过的时间，分钟为横座标的一个铁芯片热响应模拟曲线;
图7是一到达温度的时间与中心距离的曲线，用以显示以纵座标为样品达到温度的时间(以小时计)与以横座标为样品中心距离(以英寸计)的关系;
如图1所示，装在大致为矩形平行六面体开式框架110内的是本发明的第一最佳实施例的一个有害废物焚化炉100，它包括一个下基座部分120和一个上燃烧部分150。下基座部分120包括一个带有一外底面124的开顶式室122，在底面124上具有一个倒拱形绝热器126，该绝热器的上部外露表面是用一个抗渗透的无小孔耐蚀衬里127盖住。下基座部分120是装在一个具有在轨道116上滚动的轮子114的输送小车112上。输送小车112可以与垂直方向可动地安装在开式框架110的垂直立柱111上的起重器118相连接。
开顶式室122配置有一个工件支承垫板128以便支撑着待焚烧的废物130。在开顶式室122的凸缘132上的外露周边或圆周表面上设有一个充有经过进口管道136和出口管道138循环的液体冷却剂的液体冷却“0”型密封圈134。
上燃烧部分150是固定式而且是高架的。此上燃烧部分150的内焚烧室151具有一个外露的内表面153，该内表面可以由一种抗渗透的、无小孔和耐蚀材料制成或由这种材料制成的衬里。内焚烧室151设有一个拱形顶部152。经过密封小孔154下降到拱形顶部152内的是一个再循环鼓风机156，该鼓风机将焚烧产物向上引导至中央心部，如由箭头“向上”所示，并将其沿着侧壁向下排放，如箭头“向下”所示。焚烧的产物从内焚烧室151内经过排出口158排放出去。
内焚烧室151是由一个用高熔点材料为衬里的钢材制成的绝热外燃烧室160包围着。外燃烧室160与内焚烧室151是以永久性密封关系设置的以便在它们之间提供一个燃烧区162。外燃烧室160配置以合适的燃烧器164，它们环绕着外燃烧室排列，该燃烧器可以是通过燃油进入管路166供油的燃油燃烧器，也可以是通过进入管路166供气的燃气燃烧器。在燃烧器164处将燃料和燃烧空气进行混合。在燃烧区162中所产生的较清洁的燃烧产物都通过与焚烧室烟道158同心的燃烧室烟道170排出。
上室的下周边凸缘172配置有一种用于“0”型密封图134的液体冷却剂进口，该冷却剂经过进管176和出口管178供给循环的液体冷却剂。
凸缘132和172互相之间在其工作状态下是借助“0”型密封圈134进行密封接触;并形成一个间隙，焚烧空气通过该间隙进入焚烧室151。
如图2所示，有害废物焚化炉200是支撑在一个圆形基座台面202上，该台面202被置于支承在地面206上的一个空心圆柱形垫块204上。
内焚烧室212的一个环形凸缘210支承在一液体冷却式的内“0”型密封圈208上并与其密封接触，该凸缘是由无孔的，抗渗透的耐蚀材料214制成或带有这种材料的衬里，如在前面本发明的一般叙述中所描述的。内焚烧室212配置有一个拱形顶部216，并在其上部配置一个钩眼218以便能够将内焚烧室212通过在本专业中人们熟知的方法(未示出)进行提升和下降(由双向箭头所示)。
一个支承垫板222位于内焚烧室212内并靠在一空心圆形通气的支承器220上。在空心圆形通气的支承器220内部有一个再循环鼓风机(未示出)，该鼓风机将助燃空气通过进气导管224向上吹，并将焚烧的产物通过排泄导管225向外排出，以便排放到一个已知结构的二次燃烧室(未示出)，它不属于本发明的组成部分。
外燃烧室230的环形基座228支承在一液体冷却式外“0”型密封圈226上并与其密封接触。外燃烧室与内焚烧室是由环绕的燃烧区232间隔开的。外燃烧室230配置有绝热装置234，如前面在本发明的一般叙述中所述。外燃烧室230设有一个拱形顶部236，并在其上部装有一钩眼238，以便能够将处燃烧室230通过对熟悉本专业的人们是公知的方法(未示出)进行提升和下降(如由双向前头所示)。
外燃烧室230配置一个燃烧器240，这种燃烧器可以是通过燃料进入管242供给燃油的燃油燃烧器也可以是通过燃料进入管242供给燃气的燃气燃烧器。该燃烧器也可以通过空气进入管244供给燃烧空气。在燃烧区232内所产生的较清洁的燃烧产物通过排放气体出口导管246排出去。
“0”型密封圈208和226都是利用通过台面202和进入管248和出口管250循环的液体冷却剂进行冷却的。
可以通过将焚烧室212的分隔开的环形圈210和燃烧室230的环形基座228利用一个与上述两个室永久性密封接触地安装在它们之间的共同的普通环圈来取代的方式使外燃烧室230和内焚烧室212结合成为一个整体结构件。
如图3中所示，有害废物焚化炉300包括一个带有一下部圆形基座台面302的外燃烧室330，该台面302位于一个支承在地面306上的空心圆形垫块304的顶部。
外燃烧室330配置有一个绝热装置334，如在前面本发明的一般性叙述中所述。
外燃烧室330还配置有一个燃烧器340，该燃烧器可以是通过燃料进入管342供给燃油的燃油燃烧器，可以炽通过燃料进入管342供给燃气的燃气燃烧器。该燃烧器还可以通过空气进入管344供给燃烧空气。在燃烧区332内所产生的较清洁的燃烧产物通过废气排出导管346排出去。
一个内焚烧室321是通过固定在外燃烧室330的上凸缘327上的环形凸缘310固定并吊挂在外燃烧室330内。内焚烧室312是耐热性的并由一种无孔的抗渗透的耐蚀性材料制成或带有上述材料的衬层314。环绕着内焚烧室312，以外燃烧室330的绝热层334为界的区域提供了一个燃烧区332。
内焚烧室312的拱形顶316的环形基座328以密封关系与液体冷却“0”型密封圈相接的支撑在环形凸缘310上。拱形顶316设置有绝热层317，该绝热层是通过无孔的抗渗透的耐蚀材料衬板319与内焚烧室环境进行隔绝的。拱形顶316的外表面的顶部装有一钩眼318以便将该拱形顶316进行提升和下降(如由双向箭头所示)。
搁在内焚烧室312的底座上的是一个通气的支承器320，在其内是一个再循环鼓风机，(未示出)，该鼓风机将通过进入导管324的助燃空气向上吹并将焚烧产物通过排泄管道325向外排出，以便排放到已知结构的二次燃烧室(未示出)，这部分非本发明组成部分。
一个支承垫板322是借助多个吊挂杆323从拱形顶316的内侧吊挂着。
“0”型密封圈326是利用流经进口管348通过环形圈310再经排出管350流出进行循环的液体冷却剂进行冷却的。
如图4所示，有害废物焚化炉400是一个大致为矩形的平行六面体410构成的，它包括一个配置有一垂直滑动门412(以双向箭头示出)的敞口前部分411，门412是与敞口前部分的垂直槽413进行滑动密封配合的，如前面所述。炉的内壁配置有绝热层434以提供一个外燃烧室430。
在平行六面体410的顶部416的内侧吊挂着一个内焚烧室414，该焚烧室可以由一种无孔的抗渗透的耐蚀材料415制成也可以是带有上述材料衬层的。内焚烧室414与外燃烧室430是分隔开的，以便在它们之间提供一个燃烧区432。为了提供燃烧，可以设置多个燃烧器440，这些燃烧器是通过进入管442供给燃料/空气混合物的。另一方面，可以设置多个垂直布置的电加热火管交换器443以形成一个燃烧区。燃烧产物是通过排出管446排放到一废气管道。
在内焚烧室414的内部是一个带有多个小孔419的辅助壁417。该辅助壁的底部421搁在一对水平设置的“T”型梁423上以提供一个支承垫板422。
再循环鼓风机420是设置在外顶部416上，该鼓风机用于将环境空气作为助燃空气进行循环，并将焚烧产物通过排泄导管425排放到二次燃烧室。
成批变压器排除污染炉已经经受过初步的，理论的和/或试验性实验以提供下述事实的证据，即该系统在所施加的工作条件下其功能是可靠的，并在费用合理的条件下，在金属排除污染和再生方面达到要求的水平。已经发现，下述方面是尤其关键的，即用于该炉的合适的金属或内衬层材料应选择不渗入有害蒸气散发物的扩散，能抵抗高温腐蚀性化学物质的侵袭和对使用中经常遇到的各种滥用程度有足够的耐用性;焚烧炉空气再循环系统必须保证在外燃烧热交换器和变压器构件之间的有效的热传导，而且它将为各种原有有机组分的燃烧和从变压器绕线架所散发的热解产物的燃烧提供足够的氧气;为将最远离内芯部区的温度提高到所要求水平的所需要的最少时间，和为保证有毒的有机材料从变压器构件中完全去除所需要的时间和温度都必须准确地确定。
借助一种间歇式炉，对这种方法的效能的试验性评估已经表明，变压器的铁芯片可以在容许的温度水平和合理的时间周期内满意地去除污染。下面提供对这种炉的评价和铁芯中的部位温度的响应的试验确定的数学模型的结果。
为了确定要达到残余多氯联苯(PCB)污染水平低于2ppm所需要的炉温和处理时间周期，借助Von Roll炉在工厂条件下，以静止的方式操作以模拟所建议的变压器去除污染设备进行了一系列试验。(应当注意的是，这一技术要求是大大低于排除污染变压器的废物利用方面绝大多数政治管辖范围内所容许的低于50ppm浓度的要求。但是，由于打算对这些回收的金属进行重复利用，主要的问题是，要考虑这些残留物需要被废物利用的潜在买主所接受)。还计划进行若干试验以建立一个以理论为基础的，在铁芯的性能和尺寸与为获得在该铁芯内的最远部位的额定温度所需要时间的经验关系式。这种关系式必须以这样的形式构成，即能够对任何已知性能和尺寸的铁芯片所需要的处理时间能进行可靠的估算。
试验步骤
A)根据试验的第一目的，将多个各种尺寸的变压器铁芯从对开的废变压器外壳中取出并置于炉内进行处理90分至180分钟。从铁芯中得到的处理前和处理后的样品要接受一种标准实验室分析以确定由加热处理所产生的去除多氯联苯(PCB)的效果。
从这些试验中所得关于速度与PCB去除程度的关系如表1所示。
表1铁芯片的去除污染在1000℃炉温铁芯3 重量 时间 PCB(处理前) PCB(处理)87-307B 5.0公斤 90分 10，699ppm 2.2ppm87-303A 4.0公斤 165分 40，286ppm 0.04ppm87-337A 27.4公斤 180分 10，596ppm 0.86ppm87-337B 28.8公斤 90分 18，436ppm 0.06ppm这些结果表明(ⅰ)对于铁芯片，重量在4至30公斤范围内，暴露在约1000℃温度下经过90分钟以上时间，足以使PCB浓度降低到规定的水平，而与其原始浓度无关;(ⅱ)随着加热处理的继续进行，其残留污染物与原始PCB浓度相比似乎更取决于铁芯片的构形。这样，很可能是由于作为所处理的各组中最小的一种铁芯片No.87-307B的非常紧凑的结构的结果，该铁芯片会呈现出最高的残留PCB污染物。
B)为了得到建立一个动态热响应模型所需要的数据，将一个热电偶装在铁芯片的中心部位，用来测量当将初始温度为27℃的铁芯片装入经预热的固定式炉内经受一个由环境温度变化至大绝965℃的阶梯变化时的温度瞬变情况。
在配有热电偶的铁芯片中心部位所记录的颇不寻常的双峰温度响应曲线如图5所示。初始的，陡的温度升起和第一个最大值都很可能是由于纸叠层和具有较低的点火温度的有关的有机液体的快速燃烧造成的。可以这样期望，在这一过程中，不太强烈地被吸收的PCB的相当大的部分蒸汽化了。
铁芯片的金属块的热响应曲线可以最精确地描述为时间座标为经过10分钟处理时间后向右方延伸的温度曲线和向右以连续下降的形式朝原点延伸的温度曲线。
基于从图5所导出的数据，有可能建立起一个完全经验关系式，该关系式将能用于预测其尺寸和构形差别较小的相似的铁芯片的响应曲线。一种更令人满意的方法包括根据理论研究所建立的预测模型，该模型然后可以通过与所测得的响应曲线相比较来进行评估。对于后一种计策，已经进行选择并将在下面进行描述。
如果所假设的对热传导的表面阻力是很小的，则从基本的傅里叶公式所推导的瞬时热传导的一般微分方程在与热平衡结合起来考虑并应用于一个可以适当地描绘成一种无限大的平板式的(其特征是热传导表面面积与铁心厚度的比值非常大)的铁芯片时是可以被解出而成为一个急剧收敛的无限级数
其中tx＝在铁芯片中点位置的瞬时温度，tf＝在中点位置的最终温度(在外推曲线的基础上假设为750℃)，
ti＝铁芯片初始温度(27℃)θ＝铁芯片装入炉内的时间，α＝固体的热扩散，此处k＝热传导率，ρ＝密度，Cp＝比热，X＝从热传导表面至铁芯中点位置的距离(1英寸)，如果合理地假设，热传导的阻力主要是在铜线圈之间的夹层内部，而且在经过初始燃烧阶段该夹层主要由木炭的片状粉末组成，则热扩散率可以在下述木炭的性能的基础上得到这样的近似即，由于k＝0.051BTU(ft)/hr(°F)ftρ＝151bs/ftCp＝0.24BTU/lb(°F)则热扩散率为α＝1.4E-2ft2/hr将已知参数进行下列替换后，前面公式则可简化为下面的形式tx＝1380-1655｛e-｛5θ｝- 1/3 e-｛45θ｝+ 1/5 e-｛125θ｝｝中点温度与经过的时间之间的关系如图6中的曲线所示，并表现出在特别有价值的时间周期内，实际的和理论预测的响应曲线具有惊人的相关性。
数学模型的正确性已得到确认，现在最好将该公式重新整理成如下形式θ＝-28.951n｛0.785｛1-F｝｝｛X｝2
其中F＝到达时间θ时中点位置总温升的百分比= (tx-ti)/(tf-ti)这样就可以计算出在厚度为2X的铁芯的中点位置处达到总温升的任何要求的百分比所需要的时间来。
为方便起见，可用选定的不同温度的百分比曲线来表示上述关系如图7所示。
尽管复杂的铁芯结合料的热扩散率不大可能精确地就是木炭粉末的热扩散率，但令人惊异的是存在此显著的精确性。不过，从实际的角度来看，该相关性的应用是偶然的。从预测的和实际的响应曲线的形状界有令人满意的一致性看，数学模型的形式看来是合适的，而热扩散率，α纯粹可以看作为一个经验导出系数。
本发明的设备的使用情况如下在将一变压器装入该焚化炉的准备工作中，通过将铁芯从壳体中取出来而将变压器拆卸开。可将一个大的铁芯一分为二或者甚至进一步缩小其尺寸以便于进行传热和使有机组分，例如多氯联苯，矿物油和纸夹层逃逸或氧化。
然后，将变压器壳体和各种铁芯片通过一个叉式起重吊车或其它合适的输送机构，根据所采用的焚化炉的结构情况装载到支承垫板上，该垫板也可以是设置在工件支承垫板上或者设置在底架台面上或者插入矩形焚化炉中。然后将焚烧室关闭。这一过程是利用一个起重系统(图2所示)将该基座向上提升到达与上部固定式钟形体和燃烧室部分进行密封接触的方式实现的。对于该钟形装置(图2所示)，这一步骤是通过将内，外钟形体与底架进行密封接合的方式实现的。对于倒置的钟形装置(图3所示)，这一步骤是通过将拱形顶下降到与焚烧炉的环形凸缘进行密封啮合的方式实现的。矩形焚化炉的焚烧室(图4所示)是通过关闭并密封其门进行固定的。起动加热元件并将再循环鼓风机置于运转状态。炉温是通过对输入给加热元件的能量进行操纵来控制并被保持在一个低于炉内装料的金属构件的熔化温度(即低于1000℃)的水平上。对通过焚烧室的燃烧空气的流速进行控制以保持流向二次燃烧室的废气的必要的氧含量。对这这样的空气必须进行非常有效的循环以便提供扰动混合。对于一个约100立方英尺体积的焚烧室合适的流速是在10000至2000立方英尺/分。从焚烧室排出的气体的氧含量最好是在5～15%(体积比)范围内。
将变压器构件在焚化炉内保留的时间是达到足以使所有有机的组分实际上被完全毁坏和/或去除掉所需要的铁芯中心温度的时间。虽然所需要的时间将决定于铁芯的结构和尺寸以及铁芯中心部位所要求的温度，但一般说来，该时间是在90分至240分钟范围内。
权利要求
1.一种有害废物焚化炉(100，200，300，400)它包括一个带有一个用于支承被焚烧的有害废物的装置(128，222，322，422)和一个焚烧产物出口装置(158，225，325，425)的内焚烧室(151，212，312，411)和一个与上述内焚烧室间隔开的外燃烧室(162，232，332，432)，该焚化炉还带有一个燃烧空气进口装置(154，242和244，342和344，440和442)和一个燃烧产物出口装置(170，246，346，446)，其特征在于所述内焚烧室(151，212，312，411)是由一密封室构成的，该密封室是由一种无孔的、抗渗透的耐蚀材料(153，216，323，417)制成或带有这种材料的衬层，而且要配置一个再循环鼓风机(156，在220内，在320内，在420内)；其特征在于上述外燃烧室(160，232，332，432)与上述内焚烧室(151，212，312，411)相互密封而且相互不连通。
2.如权利要求1所述的有害废物焚化炉，其特征在于它包括(ⅰ)一个能在输送小车(112)上进行水平方向运动和通过起重机构(118)的动作进行垂直方向运动的基座(120)，该基座包括一个由一种无孔的、抗渗透的耐蚀材料(127)制成或带有这种材料衬层的绝热倒拱形台面(126)和一个工件支承垫板(128);(ⅱ)一个由一种无孔的、抗渗透的耐蚀材料(153)或带有这种材料衬层的固定式高架内焚烧室(151)，该内焚烧室包括一个拱形门(152)，一个助燃空气进口装置(开口在134处)，焚烧产物出口装置(158)，和一个装在上述拱形顶)152)内的再循环鼓风机(156)，上述内焚烧室(151)环绕着上述工件支承垫板(128)设置，而上述再循环鼓风机(156)，上述内焚烧室(151)可以通过密封装置(134)与上述基座(120)形成密封;(ⅲ)一个围绕着上述内焚烧室(151)设置并与它间隔开而且与该内焚烧室处于永久性密封关系的外燃烧室(160)在内，外燃烧室之间提供一个燃烧区(162)，上述外燃烧室(160)配置有一个燃料进口装置(166)，一个燃烧空气进口(164)和一个燃烧产物出口装置(170);和其特征还在于所述外燃烧室(160)与上述内焚烧室(151)处于密封关系而且相互不连通。
3.如权利要求1所述的有害废物焚化炉，其特征在于它包括(ⅰ)一个支撑在一底架(204)上的基座(202);(ⅱ)装在上述基座(202)上的一个支承垫板(222)，一个助燃空气进口装置(224)，一个焚烧产物出口装置(225)和一个再循环鼓风机(在220内);(ⅲ)一个由一种无孔的、抗渗透的耐蚀材料(214)制成的或者带有这种材料衬层的内焚烧室(212)，该内焚烧室(212)封闭并环绕着上述支承垫板(222)，上述助燃空气进口装置(224)，上述焚烧产物出口装置(225)和上述再循环鼓风机(在220内)设置，该内焚烧室(212)与上述基座(210，208)处于相互密封关系;(ⅳ)一个围绕着上述内焚烧室(212)设置并与上述基座(202)处于密封关系的绝热外燃烧室(230)，该外燃烧室(230)配置有燃料进口装置(242)，燃烧空气进口装置(244)和燃烧产物出口装置(246);其特征在于所述外燃烧室(232)与上述内焚烧室(212)处于相互密封关系而且相互不连通。
4.如权利要求1所述的有害废物焚化炉，其特征在于它包括(ⅰ)一个以绝热外燃烧室(330)形式的顶部开口壳体，它配置有一个燃料进口装置(342)，一个燃烧空气进口装置(344)，和一个燃烧产物出口装置(346);(ⅱ)一个支持着上述外燃烧室(330)的底架(304);(ⅲ)一个装在上述顶部开口容器的顶部由此将上述顶部开口壳体封闭住的上支承器(310)，上述上支承器(316)支持着一个由一种无孔的抗透的耐蚀材料(314)或带有这种材料衬层的并具有一台面的悬持挂式内焚烧室(312)，上述台面配置有一个助燃空气进口装置(324)，一个焚烧产物出口装置(325)和一个再循环鼓风机(在320内);(ⅳ)一个所述悬挂式内焚烧室的顶部(316)，该顶部(316)支持着一个悬挂式支承垫板(322)，和一个置于上述上支承器(310)的顶部并与它处于密封关系的上凸缘(328);其特征还在于所述外燃烧室(332)是与上述内焚烧室(312)处于相互密封关系而且不相连通。
5.如权利要求1所述的有害废物焚化炉，其特征在于它包括(ⅰ)一个带有一垂直方向可动前门(412)并设置有一外燃烧室(430)的绝热矩形平行六面体壳体(410)，该外燃烧室(430)配置有一燃料进口装置(242)，一燃烧空气进口装置(442)和一燃烧产物出口装置(446);(ⅱ)一个由一种无孔的、抗渗透的耐蚀材料(415)制成或带有这种材料衬层的内焚烧室(414)，该内焚烧室(414)也配置有一个环境空气助燃空气进口装置，一个焚烧产物出口装置(425)和一个再循环鼓风机(420);(ⅲ)一种设置在上述内焚烧室(414)内部并置于一支承垫板(422)上面的辅助壁(417)，该辅助壁(417)配置有多个小孔(419);其特征还在于所述述外燃烧室(432)是与上述内焚烧室(411)处于相互密封关系而且不相连通。
6.如权利要求2至4任何一项所述的有害废物焚化炉，其特征在于在上述基座(120，202)上的密封装置包括配置有再循环冷却剂装置(176和178，248和250)的“0”型密封圈(134，208);或其特征在于所述在上述上支承器(304)处的密封装置包括配置有再循环冷却剂装置(348和350)的“0”型密封圈(326)。
7.如权利要求2或6所述的有害废物焚化炉，其特征在于所述助燃空气进气口是经过上述内室(151)和上述基座(120)之间形成的空隙并由一“0”型密封圈(134)限定其处周边界;或其特征在于所述焚烧空气进口装置是经过上述底架(204，304)的。
8.如权利要求2，6或7所述的有害废物焚化炉，其特征在于该焚烧产物出口装置(158)是经过上述内焚烧室(151)的壁，和外燃烧室(160)的壁并与燃烧产物的出口装置(170)同心设置;或者其特征在于所述焚烧产物的出口装置(225，325)是经过上述基座(202，302)的。
9.如权利要求2，6，7或8所述的有害废物焚化炉，其特征在于燃烧产物的出口装置(246，346)是经过上述外燃烧室(234，334)并形成一个环形燃烧气体导管(246，346)的。
10.如权利要求2至4和6至9任何一项所述的有害废物焚化炉，其特征在于所述内焚烧室(151，212，312)具有一个拱形的顶部(152，216，319)并在一无孔的、抗渗透的耐蚀材料衬层(319)的后面具有一绝热层(317);或其特征在于所述内焚烧室(212，312)和所述外燃烧室(234，334)的每一个都具有一个上拱形顶(216和236，319和316);或其特征在于所述内焚烧室(151)是垂直方向可动的以便显露出上述支承垫板(128)，上述外燃烧室(160)可从上述基座(120)上作垂直方向移动以便显露出上述内焚烧室(151);或者其特征在于所述内焚烧室(212)具有一个可以进行垂直方向移动的顶部(216)以便将支承垫板(222)显露出来;或其特征在于所述内焚烧室(312)和所述外燃烧室(334)可以通过利用一个与上述两个室组装成永久性密封接合的单一公用环圈(326)来取代该内焚烧室的分离式环圈和外燃烧室的环形基座的方式结合成为一个整体结构。
11.如权利要求2和6至10任何一项所述的有害废物焚化炉，其特征在于所述基座(120)是上述内焚烧室(151)处可作垂直方向移动的以便显露出上述工件支承垫板(122);或其特征在于所述基座(120)可在内焚烧室(151)的下面作垂直方向移动以提供便于接近工件支承垫板(122)。
12.如权利要求5所述的有害废物焚化炉，其特征在于所述外燃烧室(430)在上述辅助壁(417)的后面配置有电加热器(443)，和/或其特征在于所述辅助壁(417)是放置在多个“T”型热板支承器(423)上。
13.一种用于焚烧有害废物的方法，它包括以下步骤提供一个处部热生成区和一个内焚烧区，其中装炉的有害废物只供入内焚烧区内，并利用来自上述外加热区的热量对上述内焚烧区进行加热，其特征在于将上述内焚烧区的外露表面设置成一种无孔的抗渗透的耐蚀表面;使该内焚烧区与该外部热生成区处于相互密封的，间隔开的并可传热的关系;并将焚烧产物从上述内焚烧区内排出;将上述焚烧产物与上述外部热生成区的燃烧产物分离开，区分开而且不相混合。
全文摘要
一种有害废物焚化炉包括一个内焚烧室，其可由一种无孔的、抗渗透的耐蚀材料制成，也可以带有这种材料的衬层，其内有一个用于支承待焚烧物的垫板和一个再循环鼓风机。还包括一个绝热的并与内焚烧室相互密封和间隔开的外燃烧室。在外燃烧室生成的热对内焚烧室进行加热。由内焚烧室的有害废物焚烧的产物与外燃烧室的燃烧产物分离开，且不相混合。
文档编号F23G5/16GK1052729SQ9010957
公开日1991年7月3日 申请日期1990年11月24日 优先权日1989年12月20日
发明者罗伯特·A·里特 申请人:罗伯特·A·里特